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25mX6m大型台车式加热炉炉衬耐火材料设计

添加时间:2018年9月20日  浏览次数:

台车式锻造加热炉用于钢锭锻前加热,其炉温随时间变化而变化,最高炉温可达1350℃。由于工作方式的需要决定了台车式锻造加热炉的工况非常恶劣。工件在炉外完成装载,有驱动机构将台车及工件送入炉内开始按照工艺曲线加热。当工件加热到规定温度并完成保温后即可开始锻压操作,即工件出炉送入压机完成锻压操作,此时炉温由工作温度下降约400~500℃,待工件锻压完成后重新入炉加热,此时一般对升温速度没有要求。如此反复对台车加热炉的炉衬材料的热稳定性要求很高。

目前加热炉炉衬材料耐火层多采用耐火砖浇注料及预制块,隔热层采用轻质粘土砖或硅藻土砖。国内也有采用含锆纤维作为内衬材料的,但使用寿命不理想。

加热炉

一 加热炉常用的耐火材料

1.1 传统耐火材料

耐火砖是很成熟的耐火材料,被广泛地应用于各种热处理和加热炉上。加热炉多采用高铝砖作为耐火层,通常需要AL2O3的质量分数≥65%。高铝砖具有很好耐火度适合用于锻造加热炉这样温度变化频繁的场合。采用耐火砖砌筑炉墙时施工方法简单并且已形成相关砌筑标准。

根据不同使用温度、不同炉型、不同部位对砖缝宽度、砌筑误差等指标提出明确的指标。当加热炉炉顶采用砖砌拱顶结构时,炉膛最大宽度一般不超过5m,且应远离压机等有较强震动的设备。采用耐火砖的炉衬厚度一般采用以下尺寸:345mm厚高铝砖+230mm厚轻质粘土砖或硅藻土砖+20mm硅酸铝纤维板。采用上述厚度炉衬时,炉外壁温度不超过70℃。

由于耐火砖已经经过烧结,因此烘炉过程主要是烘烤砌筑过程中所带入的游离水及耐火泥的烧结。采用耐火砖砌筑时烘炉较浇注料要短很多,50㎡以下的加热炉烘炉时间不超过5d .

加热炉压机

1.2 浇注料

由于砖砌拱顶结构对炉膛宽度有要求,因此大型加热炉尤其是宽度较大的加热炉较少采用耐火砖砌筑炉顶。高温大跨度的加热炉炉顶使用浇注料施工,采用平顶吊挂式结构。目前浇注料在大型加热炉上应用较多。耐火浇注料的施工远比耐火砖的复杂的多。首先应制作安装锚固件,在加热炉上采用锚固砖来起支撑和固定的作用,锚固砖通过锚固钩与炉体钢结构连接。金属锚固钩的长度必用超过炉衬厚度的1/3,其间距水平方向不超过600mm,垂直方向间距不超过500mm。在隔热层与浇注料接触面上应做好防水处理,防止浇注料施工过程中的水分破坏隔热材料。然后根据图纸制作模板,模板尺寸要求准确,支撑必须牢固,防止浇注时模板发生移位,模板在施工前用涂刷机油,安装时应考虑拆模的方便。

浇注料搅拌过程中应严格控制加水量。采用振动棒振捣时,振捣深度不宜过长,以浇注料中气泡析出为准,约2~3s。对于加热炉,采用浇注料时炉衬厚度一般为300mm低水泥增强浇注料+230mm轻质粘土砖+20mm硅酸铝纤维板。通常采用浇注料施工的炉衬烘炉时间较长且升温速度又严格要求,对加热炉来说一般为10~15d。

浇注料预制块的尺寸可根据不同炉子更改,并预先烘烤成型。采用浇注料预制块免除了浇注料现场复杂的施工,减少了现场工作量,同时也缩短了烘炉时间。采用浇注料预制块时,炉墙结构与耐火砖炉衬结构完全相同,炉顶也可以按照砖砌拱顶结构设计预制块。可以说浇注料预制块与耐火砖有着大致相同的使用条件。

1.3 耐火纤维

常用的耐火纤维按照其使用温度有以下几种:① 普通耐火纤维,使用温度<1000℃ ②高纯耐火纤维,使用温度<1050℃ ③高铝纤维,使用温度<1100℃ ④含锆、铬纤维、使用温度<1300℃ ⑤ 多晶莫来石纤维,使用温度>1300℃ ,①~④种纤维由于采用熔融喷吹法制作,因此其组织结构为玻璃组织。玻璃组织不稳定会产生析晶现象,即在特定温度下会向结晶相转化,因此多晶莫来石纤维的使用温度较其它几种纤维高。普通耐火纤维,高纯、高铝纤维的使用温度是因为其中AL2O3的含量增加,杂质Fe2O3含量减少而提高的。目前国内在加热炉上多是采用含锆纤维,由于含锆纤维使用温度与加热炉工作温度接近甚至相同,因此其使用寿命并不理想,长期使用后纤维收缩粉化现象比较严重。含锆纤维在1200℃下线收缩率为2.2%,含铬纤维在1200℃下线收缩率为1.7%,其使用温度比含锆纤维高30~50℃,因此在加热炉上使用情况要好于含锆纤维。

由于重质耐火材料蓄热量大且施工、养护周期较长,因此采用耐火纤维作为炉衬材料可以作为加热炉发展的新方向。采用全纤维炉衬结构时每平米炉衬重量为0.1~0.15t左右,而采用浇注料是每平米炉衬重量为1.5t。通过测算全部采用含铬耐火纤维比使用浇注料炉衬,投资增加20%~30%左右。投资增加尚在可承受范围内。

二: 加热炉炉衬常见结构

目前台车式锻造加热炉常用炉衬结构以浇注料居多。虽然台车式锻造加热炉属于间歇式炉但单次使用时间很长而且在单次运行过程中蓄热损失占所有热损失比例并不高,加之浇注料在加热炉上运用已经很成熟,因此国内各大重型机械厂对使用耐火纤维的热情并不高,我们简单介绍几种在加热炉上引用的典型炉衬结构。

2.1 全部砌砖

即炉墙、炉顶均采用耐火砖砌筑,该结构多使用于炉膛宽度较小的加热炉,施工简单,工期短。

2.2 炉墙浇注料炉顶预制块

采用这种结构,应注意浇注料施工工艺,否则对炉衬使用寿命影响很大。炉顶采用预制块拱顶结构可使用在较宽的加热炉上,但是炉顶重量大大增加同时要求炉体钢结构要有较高强度

2.3 炉墙、炉顶全部采用浇注料

采用这种材料时炉顶为吊挂式平顶结构,该结构是成熟技术,在冶金企业中连续加热炉上广泛用,适合在大宽度的台车加热炉上使用。

2.4全纤维结构

炉墙、炉顶全部采用耐火纤维。国内已有采用这种结构的加热炉建成,在使用过程中出现以下问题:由于纤维强度很低,工件产生的氧化铁皮对炉衬损害很大:由于烧嘴砖附近温度较高与烧嘴砖接触的纤维收缩较大,易形成热短路,对炉体钢结构影响很大:由于炉顶温度较高纤维收缩量较炉墙更大,因此炉顶使用寿命也很短。

总结: 结合上述在高温加热炉上(温度在1250℃以上)使用耐火纤维只要方法得当能够取得较好的效果。在保证使用寿命的同时初期投资比使用传统材料炉衬增加幅度并不显著。但是使用效果并不是很好,有时耐磨和耐氧化铁的侵蚀。

关键词:加热炉   耐火砖   浇注料      
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